תהליך הבוצה המופעל המסורתי הוא העתיק ביותר המשמש, היעיל ביותר בהסרת חומר אורגני. במהלך 20 השנים האחרונות איום האוטרופציה הפך לחמור יותר ויותר, והסרת חנקן וזרחן הפכה למטרה מרכזית של טיפול בשפכים. זה הוביל להופעתו של תהליך הבוצה המופעל המשופר, תהליך ה- AO ותהליך AAO. ישנם שני סוגים של תהליכי AO: התהליך האירובי האנאירובי - להסרת זרחן והתהליך האירובי האנוקסי- להסרת חנקן. תהליך ה- AAO מסיר גם חנקן וגם זרחן.
1. AAO עיקרון תהליך ותהליך
ה- A - A - o תהליך הסרת חנקן ובזרחן ביולוגי משלב את תהליך הבוצה המסורתי המופעל, ניטריפיקציה ביולוגית ודניטריפיקציה והסרת זרחן ביולוגי. בתהליך זה מוסרים בו זמנית BOD, SS וצורות שונות של חנקן וזרחן. הבוצה המופעלת במערכת זו מורכבת בעיקר מחנקת, דניטריזציה ופוספט - הצטברים חיידקים. מחייבים חיידקים אנאירוביים וכלליים מחייבים חיידקים אירוביים מבוטלים ברובם על ידי התהליך. בחלק האירובי, חיידקי החנקן ממירים חנקן אמוניאקלי בחנקן המשפיע והאמוניאקלי הנוצר מהאמוניה של חנקן אורגני לחנקות באמצעות חנקן ביולוגי. בחלק האנוקסי, דחיית חיידקים ממירה חנקות המוצגות על ידי מחזור פנימי לגז חנקן באמצעות דניטריפיקציה ביולוגית, הנמלטת לאטמוספרה, ובכך משיגה הסרת חנקן. בחלק האנאירובי, פוספט - צובר חיידקים משחררים זרחן וסופג חומר אורגני מתכלה בקלות כגון חומצות שומן ברמה נמוכה {}}. בחלק האירובי, פוספט - צובר חיידקים סופגים עודף זרחן ומסירים אותו דרך פריקת עודפי בוצה.
לכל שלושת סוגי החיידקים שהוזכרו לעיל יש את התפקוד של הסרת BOD, אך דחיית חיידקים הם למעשה החומר ההסרת BOD הראשוני. ניתן להמחיש באופן אינטואיטיבי את תהליך הסרת החומרים השונים הללו על ידי עקומת האופיינית לתהליך המוצגת באיור. לאחר שנכנסים למי שפכים למיכל האוורור, ריכוז ה- BOD יורד בהדרגה כאשר פוספט- הצבר חיידקים סופגים אותו, מכחישת חיידקים מנצלים אותה, ושפירה ביולוגית אירובית מתרחשת בחלק האירובי. בחלק האנאירובי, ריכוז ה- TP עולה בהדרגה בגלל שחרורו של זרחן על ידי פוספט - הצבר חיידקים, והגיע לשיאו בקטע האנוקסי. באזור האנוקסי, בדרך כלל מאמינים כי פוספט - הצבר חיידקים לא סופג ולא משחרר זרחן, והזרחן זרחן (TP) נשאר יציב. באזור האירובי, TP יורד במהירות כתוצאה מזרחן - הצבר ספיגת חיידקים. באזורים האנאירוביים והאנוקסיים, ריכוזי החנקן של אמוניה יורדים בהתמדה, ובאזור האירובי, חנקן אמוניה פוחת בהדרגה עם התקדמות הניטריפיקציה. באזור האנוקסי, ריכוזי No₃ - n עולים לרגע, בעיקר בגלל הכנסת כמויות גדולות של no₃ - n על ידי מחזור פנימי. עם זאת, ככל שמתקדם Denitrification, ריכוז החנקה יורד במהירות. באזור האירובי, no₃ - n ריכוזים גדלים בהדרגה ככל שמתקדם nitrification.
2. יעילות מערכות הסרת חנקן ביולוגי של AAO
ניתן לשלוט על תהליך הסרת החנקן הביולוגי - a - o חנקן ביולוגי והסרת זרחן כדי לתעדף את הסרת הזרחן. במקרה זה, יעילות הסרת הזרחן יכולה לעלות על 90%, אך יעילות הסרת החנקן תהיה נמוכה מאוד. אם נשלטים על מנת לתעדף הסרת חנקן, ניתן להשיג יעילות הסרת חנקן העולה על 80%, בעוד שלעתים קרובות הסרת הזרחן היא מתחת ל 50%. תחת פעולה אופטימלית ניתן להשיג בו זמנית הן יעילות הסרת זרחן והן יעילות הסרת זרחן העולות על 60%, אך אין אפשרות לשמור על יעילות הסרת חנקן גבוהה תוך השגת יעילות הסרת זרחן גבוהה. במהלך הפעולה ניתן לתעדף רק אחת משתי השיטות הללו; איזון בין שניהם יביא ליעילות נמוכה.
לתהליך זה יש פוטנציאל להפחית את השפכים TP לפחות מ- 2 מ"ג/ליטר ו- TN לפחות מ- 9 מ"ג לליטר, אך הוא דורש תכנון טוב וניהול תפעולי קפדני. מפעלי טיפול רבים בחו"ל המשתמשים בתהליך זה מתמקדים בעיקר בהסרת חנקן, ובמקביל שוקלים הסרת זרחן. אם שפכים TP חורגים מהתקן, הסרת זרחן כימי משמשת כתוסף.
3. פרמטרים לבקרת תהליכי AAO
1. גורמים עיקריים המשפיעים על יעילות החנקן
1.1 גורמים המשפיעים על חיידקי החנקן
א. טמפרטורה: הטמפרטורה האופטימלית לחיידקים חנקנים היא 30 מעלות עד 35 מעלות. טמפרטורות נמוכות יותר (12 מעלות עד 14 מעלות) מאטות את תגובת הניטריפיקציה ומובילות להצטברות ניטריט.
ב. חמצן מומס: מגבלת הסובלנות לחיידקים ניטרציה היא 0.5 מ"ג לליטר עד 0.7 מ"ג/ל. באופן כללי, יש לשמור על חמצן מומס באזור הניטריפיקציה בסביבות 2 מ"ג לליטר.
ג. PH: חיידקי חנקן רגישים מאוד לתנודות pH, כאשר הטווח האופטימלי הוא בין 7.5 ל 8.5. עדיף אלקליות גבוהה יותר במהלך ניטריפיקציה.
ד. חומרים רעילים: ריכוזים מוגזמים של NH3-N ומתכות כבדות יכולים להפריע למטבוליזם של תאים, פוגעים ביכולת החמצון של החיידקים ולעכב את תהליך החנקן.
ה. גיל בוצה: יש לקבוע זאת על סמך תקופת הדור של חיידקי ניטריט. גילאי בוצה ארוכים יותר יכולים להגדיל את יכולת החנקן.
1.2 גורמים המשפיעים על דחיית חיידקים
א. טמפרטורה: הטמפרטורה האופטימלית לחיידקים דניטריית היא 35 מעלות עד 45 מעלות. ככל שהטמפרטורה יורדת, ניתן להגדיל את זמן השמירה ההידראולית כראוי.
ב. חמצן מומס: יש לשלוט בקפדנות על חמצן מומס מתחת ל 0.5 מ"ג לליטר.
ג. PH: הטווח האופטימלי הוא בין 6.5 ל- 7.5. Denitrification יכול לחדש חלק מהאלקליות שאבדו במהלך החנקן.
ד. מקור פחמן: כאשר יחס ה- C/N במי המקור נמוך מדי, למשל כאשר יחס BOD/TKN הוא<3-6, an external carbon source is required. Methanol or fecal water is generally used.
2. גורמים המשפיעים על הסרת זרחן
א. טמפרטורה: הסרת זרחן תקינה בטווח טמפרטורה של 5 מעלות עד 30 מעלות.
ב. חמצן מומס: יש לשלוט בקפדנות על חמצן מומס מתחת ל 0.2 מ"ג לליטר באזור האנאירובי וסביבות 2.0 מ"ג לליטר באזור האירובי.
ג. PH: יעילות הסרת הזרחן בבריכה הביולוגית תופחת משמעותית כאשר ה- pH הוא<6.5.
ד. מקור פחמן: עומס ה- BOD במי המקור חייב לעמוד ביחס BOD/TP> 15.
ה. גיל בוצה: ככל שגיל הבוצה קצר יותר, ככל שתכולת הזרחן בבוצה גבוהה יותר, כך גדלה כמות הבוצה הנותרת, ושופעת אפקט הסרת הזרחן טוב יותר.
3. בדיקת הביצועים התפעוליים של מערכת טיפול בוצה מופעלת
להלן פריטי הבדיקה השגרתיים עבור מערכת טיפול בוצה מופעלת.
1. פרמטרים המשקפים את יעילות הטיפול: Total BOD5, CODCR ו- SS במשפיעים ושפכים.
2. פרמטרים המשקפים את מצב הבוצה: יחס יישוב בוצה (SV%), MLSS, MLVSS, SVI, חמצן מומס (DO) ומיקרוסקופיה מיקרוביאלית.
3. פרמטרים המשקפים תנאים תזונתיים וסביבתיים של בוצה: חנקן, זרחן, pH, טמפרטורת מים וכו '.
4. AAO תהליך חריגות ואמצעי נגד
1. בוצה בולטת
תופעה: קושי בוצה התיישבות, SVI מוגבר, מבנה בוצה רופף, הרחבת נפח, תכולת מים מוגברת, פחות סופר -נפט ושונות צבע הם כל הדוגמאות להתפוצצות בוצה.
גורמים: התפשטות בוצה יכולה להיגרם כתוצאה מהתפשטות חיידקים נימה או עלייה לא תקינה במים הכבולים בבוצה; פחמימות מוגזמות במים, היעדר חומרים מזינים כמו N, P ו- Fe; לא מספיק חמצן מומס; טמפרטורת מים גבוהה או pH נמוכה, שיכולה להוביל בקלות לשגשוג של חיידקים נימה; ועומס יתר וגיל בוצה מוגזם, מה שעלול להוביל לשגשוג של חיידקים נימה. אמצעים: הגדלת האוורור; הסרת בוצה בזמן; הגדל את כמות הבוצה החוזרת.
2. התפוררות
תסמינים: איכות מים עגומה, שוללי בוצה מקוטעים וביצועי הטיפול המידרדרים הם סימנים להתפוררות בוצה.
סיבה: פעולה לא תקינה, כגון אוורור מוגזם, משבשת את האיזון הביולוגי (התזונתי) בבוצה מופעלת, מצמצם ביומסה מיקרוביאלית והפעלה, הפחתת יכולת הספיחה, כיווץ גודל הפלוק והגדלת הצפיפות. נוכחותם של חומרים רעילים מעכבת או פוגעת במיקרואורגניזמים, מפחיתים או מפסיקים לחלוטין יכולות טיהור וגורמת להפעלת בוצה.
מדדים: בדרך כלל ניתן לקבוע את הגורם באמצעות תצפית מיקרוסקופית. אם מזוהה בעיה תפעולית, יש לבדוק ולהתאים את נפח השפכים, נפח הבוצה החזרת, נפח האוויר, מצב פריקת בוצה ומדדים מרובים כמו SV, MLSS, DO ו- NS. אם אישור חומרים רעילים מזוהמים בשפכים, יש לקחת בחשבון את התוצאה של שילוב שפכים תעשייתיים חדשים. יש לזהות את המקור ולהתייחס אליהם בהתאם לתקני הפליטה הלאומיים.
3. בוצה צפה
תופעה: בוצה צפה במיכל המשקעים המשני בגושים.
סיבה: בוצה במיכל האוורור ישנה מדי; ניטריפיקציה מתקדמת במהירות, וגורמת לדניטריפיקציה בתחתית המיכל, וכתוצאה מכך ירידה בצפיפות יחסית הבוצה וצפה בגושים.
אמצעים: הגדל את זרימת החזרת הבוצה או פריקה מייד בוצה; הפחיתו את ריכוז הבוצה במשקאות המעורבים, מקצרים את גיל הבוצה והפחיתו חמצן מומס, ומונעים ניטריפיקציה.
4. בוצה צפה בשפכים
תופעה: בוצה צפה במיכל המשקעים המשני גורמת לאיכות מים עגומה וערכי SS של שפכים מוגבהים באופן משמעותי.
סיבה: ערכי SVI בוצה מוגזמים מדי, וכתוצאה מכך ביצועי יישוב לקויים; זרימת מים מוגזמת למיכל המשקעים, העולה על עומס העיצוב, וכתוצאה מכך זמן שמירה הידראולי מקוצר; וחמצן מומס מוגבה (DO) בשפכים מהמיכל הביולוגי.
אמצעים: פריקה של בוצה מייד, הגבירו את זרימת החזרת הבוצה; שלוט על זרימת מים לחדר משאבת הכניסה והתאם את זרימת המים למיכל המשקעים; ולהקטין את האוורור בחלק האירובי של הטנק הביולוגי.